Войти
Карта контактов с белками VPA0982 из Vibrio parahaemolyticus A карта контактов с белками представляет собой расстояние между всеми возможными пары аминокислотных остатков трехмерной белковой структуры с использованием бинарной двумерной матрицы . Для двух остатков 
Контактные карты обеспечивают более сокращенное представление структуры белка, чем его полные трехмерные атомные координаты. Преимущество состоит в том, что карты контактов инвариантны к поворотам и сдвигам. Их легче предсказать с помощью методов машинного обучения. Также было показано, что при определенных обстоятельствах (например, при низком содержании ошибочно предсказанных контактов) можно восстановить трехмерные координаты белка, используя его карту контактов.
Карты контактов также используются для белка наложение и для описания сходства белковых структур. Они либо предсказываются на основе белковой последовательности, либо рассчитываются на основе данной структуры.
При наличии большого количества геномных последовательностей становится возможным анализировать такие последовательности на совместное развитие остатков. Эффективность этого подхода является следствием того факта, что мутация в позиции i белка с большей вероятностью будет связана с мутацией в позиции j, чем с обратной мутацией в i, если обе позиции функционально связаны (например, принимая участие в ферментного домена, или будучи смежным в свернутом белке, или даже будучи смежным в олигомере этого белка).
Существует несколько статистических методов для извлечения из множественного выравнивания последовательностей, например пары связанных остатков: наблюдаемые по сравнению с ожидаемыми частотами пар остатков (OMES); корреляция на основе замены по Маклахлану (McBASC); анализ статистической связи ; методы, основанные на взаимной информации (MI); и недавно анализ прямого связывания (DCA).
Алгоритмы машинного обучения смогли улучшить методы анализа MSA, особенно для негомологичных белков (т.е. неглубоких MSA).
Предсказанные карты контактов использовались для предсказания мембранных белков, на которые нацелены взаимодействия спираль-спираль.
Знание взаимосвязи между структура белка и его динамическое поведение важны для понимания функции белка. Описание трехмерной структуры белка как сети взаимодействий водородных связей (график HB ) было введено в качестве инструмента для исследования структуры и функции белка. Анализируя сеть третичных взаимодействий, можно исследовать возможное распространение информации внутри белка.
График HB предлагает простой способ анализа белка вторичной структуры и третичной структуры. Водородные связи, стабилизирующие вторичные структурные элементы (вторичные водородные связи ), и связи, образованные между удаленными аминокислотными остатками, определяемые как третичные водородные связи - можно легко выделить на графике HB, таким образом, аминокислотные остатки, участвующие в стабилизации структуры и функции белка, могут быть идентифицированы.
На графике проводится различие между взаимодействиями основная цепь-основная цепь, основная цепь-боковая цепь и боковая цепь-боковая цепь водородная связь. Раздвоенные водородные связи и множественные водородные связи между аминокислотными остатками; и внутри- и межцепочечные водородные связи также указаны на графиках. Цветовая кодировка выделяет три класса водородных связей; короткие (расстояние меньше 2,5 Å между донором и акцептором), промежуточные (между 2,5 и 3,2 Å) и длинные водородные связи (более 3,2 Å).
Элементы вторичной структуры на графике HB, параллельные и антипараллельные листы поменяны местами На изображениях графика HB характерные узоры вторичной структуры элементы можно легко распознать:
цитохром P450s (P450s) являются ксенобиотиками -метаболизирующими связанные с мембраной -содержащие гем -содержащие ферменты, которые используют молекулярный кислород и электроны из для окисления своих субстратов., член семейства цитохрома Р450 является единственным белком в этом семействе, чья рентгеновская структура опубликована как в открытой 11, так и в закрытой форме 12. Сравнение открытых и закрытых структур структур CYP2B4 выявляет крупномасштабную конформационную перестройку между двумя состояниями с наибольшим конформационным изменением вокруг остатков 215-225, которые широко открыты в безлигандном состоянии и закрывается после связывания лиганда; и область вокруг петли C около гема.
График HB и структура цитохрома P450 2B4 в закрытой форме Изучение графика HB для закрытого и открытого состояний CYP2B4 показало, что перестройка третичных водородных связей отлично согласуется с современными знаниями о цитохроме P450 каталитический цикл.
Первая стадия каталитического цикла P450 определяется как связывание субстрата. Предварительное связывание лиганда вблизи входа разрывает водородные связи S212-E474, S207-H172 в открытой форме CYP2B4 и образуются водородные связи E218-A102, Q215-L51, фиксирующие вход в закрытой форме, как видно на графике HB.
Второй этап - это перенос первого электрона от НАДФ через цепь переноса электронов. Для переноса электронов происходит конформационное изменение, которое запускает взаимодействие P450 с редуктазой цитохрома P450 НАДФН. Разрыв водородных связей между S128-N287, S128-T291, L124-N287 и образование S96-R434, A116-R434, R125-I435, D82-R400 в сайте связывания редуктазы цитохрома P450 НАДФН - как видно на графике HB - преобразование CYP2B4 в конформационное состояние, в котором происходит связывание НАДФН-цитохром Р450 редуктазы.
На третьем этапе кислород входит в CYP2B4 в закрытом состоянии - состоянии, в котором вновь образованные водородные связи S176-T300, H172-S304, N167-R308 открывают туннель, размер и форма которого точно соответствуют молекула кислорода.
Бета-лактоглобулин в открытой (белый) и лиганд-связанной (красный) форме Семейство липокалинов представляет собой большое и разнообразное семейство белков, выполняющих функции переносчиков небольших гидрофобных молекул. Бета-лактоглобулин является типичным представителем семейства липокалинов. Было обнаружено, что бета-лактоглобулин играет роль в транспорте гидрофобных лигандов, таких как ретинол или жирные кислоты. Его кристаллическая структура была определена [например, Qin, 1998] с разными лигандами, а также в безлигандной форме. Кристаллические структуры, определенные до сих пор, показывают, что типичный липокалин содержит восьмицепочечную антипараллельную -бочку, расположенную с образованием конической центральной полости, в которой связан гидрофобный лиганд. Структура бета-лактоглобулина показывает, что бочкообразная структура с центральной полостью белка имеет «вход», окруженный пятью с центрами около 26, 35, 63, 87 и 111, которые претерпевают конформационные изменения во время лиганда. связать и закрыть полость.
Общая форма бета-лактоглобулина характерна для семейства липокалинов. В отсутствие альфа-спиралей главная диагональ почти исчезает, и поперечные диагонали, представляющие бета-листы, доминируют на графике. На графике можно найти относительно небольшое количество третичных водородных связей с тремя областями высокой плотности, одна из которых соединена с петлей на остатках около 63, вторая соединена с петлей около 87 и третья область, которая соединен с областями 26 и 35. Пятая петля вокруг 111 представлена только одной третичной водородной связью на графике HB.
В трехмерной структуре третичные водородные связи образуются (1) рядом со входом, непосредственно участвуя в конформационной перестройке во время связывания лиганда; и (2) внизу «бочки». Графики HB открытой и закрытой форм бета-лактоглобулина очень похожи, все уникальные мотивы можно распознать в обеих формах. Различия в графиках HB открытой и связанной с лигандом формы показывают несколько важных индивидуальных изменений в структуре третичных водородных связей. В частности, образование водородных связей между Y20-E157 и S21-H161 в закрытой форме может иметь решающее значение для конформационной перегруппировки. Эти водородные связи лежат на дне полости, что позволяет предположить, что закрытие входа липокалина начинается, когда лиганд достигает дна полости и разрывает водородные связи R123-Y99, R123-T18 и V41-Q120. Известно, что липокалины имеют очень низкое сходство последовательностей при высоком структурном сходстве. Единственными консервативными областями являются именно области около 20 и 160 с неизвестной ролью.
Графики HB бета-лактоглобулина в открытой (2BLG) и лиганд-связанной (2AKQ) форме 
